Hidrojenli mobil enerji kaynaklarının doğal afetlerde enerji sürekliliği açısından kullanılmasına yönelik bir karar verme mekanizması geliştirilmesi
Developing a decision-making mechanism for the use of hydrogen-powered mobile energy sources to ensure energy continuity during natural disasters
- Tez No: 972702
- Danışmanlar: PROF. DR. OZAN ERDİNÇ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Enerji, Electrical and Electronics Engineering, Energy
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Elektrik Makinaları ve Güç Elektroniği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Güç sistemlerinin önemi her geçen gün artmakta ve hiçbir zaman kesintiye uğramaması istenmektedir. Sanayi üretimi, ulaşım, iletişim ve sağlık gibi birçok alanda kullanılan elektrik enerjisinin güvenli ve sürekli şekilde sağlanması, güçlü bir elektrik altyapısı ile mümkündür. Özellikle doğal afet gibi olağanüstü durumlar karşısında yetersizliklerin giderilmesi ve enerjiye her an ulaşabilmek önemlidir. Bu nedenle, afetlere karşı daha dirençli sistemler oluşturmak amacıyla, yeni süreklilik çalışmaları geliştirilmeye geliştirilmeye başlanmıştır. Bu tez çalışmasında, doğal afetlerin özellikle elektrik güç sistemleri üzerinde yarattığı fiziksel, operasyonel ve ekonomik tehditler kapsamlı biçimde analiz edilmiş ve afet sonrası enerji sürekliliğini sağlamak üzere yeni nesil çözümler geliştirilmesi hedeflenmiştir. Güç sistemlerinin deprem gibi yüksek etki potansiyeline sahip afetler karşısında dayanıklılığının artırılması, sadece sabit altyapılarla değil, aynı zamanda mobil ve hibrit enerji sistemleriyle mümkün olabilmektedir. Bu bağlamda tezde, hidrojen yakıt hücreli elektrikli araçlar (FCEV), bataryalı elektrikli araçlar (EV), batarya enerji depolama sistemleri (BESS) ve fotovoltaik (PV) sistemlerin entegrasyonuyla oluşturulan hibrit yapıların afet sonrası kritik yüklerin beslenmesindeki rolü detaylı bir şekilde incelenmiştir. Tez kapsamında öncelikle literatürde yer alan enerji sürekliliği metrikleri, akıllı şebeke uygulamaları, mikroşebeke yapıları ve mobil enerji çözümleri karşılaştırmalı olarak analiz edilmiş; mevcut modellerin lojistik kısıtlar, gerçek zamanlı karar destek mekanizmaları ve hibrit sistem entegrasyonu açısından yetersiz kaldığı ortaya konmuştur. Literatür taraması sonucunda afet sonrası enerji sürekliliği için gerçek zamanlı ve çok amaçlı bir optimizasyon modeline ihtiyaç olduğu belirlenmiştir. Bu doğrultuda, çalışma kapsamında karma tamsayılı doğrusal programlama (MILP) tabanlı bir model geliştirilmiştir. Model, FCEV ve EV'lerin afet bölgesinde kritik yük merkezlerine en uygun şekilde yönlendirilmesini, hidrojen tank doluluk oranları, batarya durumu, yük öncelikleri ve hizmet süreleri gibi değişkenler doğrultusunda optimize etmektedir. Ayrıca, PV destekli enerji üretimi ve BESS'lerin geçici yük dengeleme işlevi modele entegre edilmiştir. Geliştirilen optimizasyon yapısı, sistem maliyetlerini minimize ederken karbon salımını azaltmayı ve enerji arz güvenliğini artırmayı hedeflemektedir. Tezde önerilen model, örnek bir deprem senaryosu için simülasyon tabanlı olarak test edilmiştir. Sonuçlar, hibrit FCEV + EV + PV + BESS sistemlerinin, geleneksel yalnızca sabit enerji çözümlerine kıyasla toparlanma süresini önemli ölçüde kısaltabildiğini ve enerji sürekliliğinde belirgin iyileşme sağladığını göstermiştir. Çalışmanın sonuçları, afet sonrası mobil enerji yönetimine yönelik karar destek sistemlerinin geliştirilmesine temel oluşturmakta ve enerji sistemlerinin bütünleşik dayanıklılık stratejilerine katkı sunmaktadır.
Özet (Çeviri)
The importance of power systems is increasing day by day, and ensuring uninterrupted operation is of critical priority. The safe and continuous supply of electrical energy—used in numerous sectors such as industrial production, transportation, communication, and healthcare—depends on a robust electrical infrastructure. Especially in extraordinary situations like natural disasters, overcoming system deficiencies and guaranteeing constant access to energy become vital. Therefore, new continuity studies have been initiated to develop more resilient systems against disasters. In this thesis, the physical, operational, and economic threats that natural disasters pose—particularly to electric power systems—have been comprehensively analyzed, with the aim of developing next-generation solutions to ensure energy continuity after disasters. Enhancing the resilience of power systems against high-impact disasters such as earthquakes is achievable not only through fixed infrastructures but also via mobile and hybrid energy systems. In this context, the thesis provides an in-depth examination of the role of hybrid structures—formed by the integration of hydrogen fuel cell electric vehicles (FCEVs), battery electric vehicles (EVs), battery energy storage systems (BESS), and photovoltaic (PV) systems—in supplying critical loads following disasters. Within the scope of the study, energy continuity metrics, smart grid applications, microgrid structures, and mobile energy solutions presented in the literature have been comparatively analyzed. It has been revealed that existing models are inadequate in terms of logistical constraints, real-time decision support mechanisms, and hybrid system integration. The literature review has highlighted the need for a real-time, multi-objective optimization model to ensure energy continuity in the aftermath of disasters. Accordingly, a mixed-integer linear programming (MILP)-based model has been developed as part of this study. The model optimizes the deployment of FCEVs and EVs to critical load centers in the disaster area, taking into account variables such as hydrogen tank levels, battery state-of-charge, load priorities, and service durations. Additionally, PV-supported power generation and the temporary load-balancing function of BESS have been integrated into the model. The developed optimization framework aims to minimize system costs while reducing carbon emissions and enhancing energy supply security. The proposed model was tested through simulation using a sample earthquake scenario. The results demonstrated that hybrid FCEV + EV + PV + BESS systems can significantly reduce recovery time and provide marked improvements in energy continuity compared to traditional fixed energy solutions. The findings lay the groundwork for the development of decision support systems for post-disaster mobile energy management and contribute to integrated resilience strategies for energy systems.
Benzer Tezler
- Ekolojik mobil konutların teknolojisi ve iç mekan düzenlemelerinin incelenmesi
An analysis of the technology and interior arrangement of ecological mobile houses
EMRE AKBAŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2010
İç Mimari ve DekorasyonMimar Sinan Güzel Sanatlar Üniversitesiİç Mimarlık Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DİDEM TUNCEL
- Borakstan sodyum borhidrür üretimi ve üretimi etkileyen parametrelerin incelenmesi
Production of sodium borohydride from borax and investigation of reaction parameters
AYSEL KANTÜRK
Yüksek Lisans
Türkçe
2006
Kimya MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF.DR. SABRİYE PİŞKİN
- Computational design of ammonium metal borohydrides
Amonyum metal borohidrürlerin hesaplamalı tasarımı
BARIŞ ÇAKIR
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Kimyaİstanbul Teknik ÜniversitesiHesaplamalı Bilim ve Mühendislik Ana Bilim Dalı (disiplinlerarası)
PROF. DR. ADEM TEKİN
- Hibrid yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanıldığı mobil sistem tasarımı
Designing mobile system which is using hybrid renewable energy sources
DEVRİM KARAVELİOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
EnerjiOrdu ÜniversitesiYenilenebilir Enerji Ana Bilim Dalı
DR. SİBEL AKKAYA OY
- A comparative life cycle assessment study of a stand-alone mobile house with different power generation possibilities
Otonom bir mobil evde kullanılabilecek çeşitli güç üretim sistemlerinin kıyaslamalı yaşam döngüsü değerlendirmesi çalışması
SUAT SEVENCAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2010
Mühendislik BilimleriMarmara ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET ARİF NESET KADIRGAN
YRD. DOÇ. DR. GÖKÇEN ALEV ALTUN ÇİFTÇİOĞLU